JP2019174004A - 空調システム - Google Patents

Abstract

【課題】冷房負荷が小さい場合でも、ハンチングが生じにくい空調システムを提供する。【解決手段】空調システムは、ヒートポンプ装置と、室内側の吸込み温度Ｔｓを検知する吸込み温度検知部と、熱付与装置と、制御部と、を備える。熱付与装置は、ヒートポンプ装置の室内側冷媒熱交換器に熱を付与する。制御部は、通常冷房運転と、通常冷房運転に替えて実行される熱付与冷房運転と、を実行可能である。通常冷房運転では、ヒートポンプ装置のみ駆動し、熱付与冷房運転では、ヒートポンプ装置及び熱付与装置の両方が駆動する。ヒートポンプ装置において設定される風量Ｑａと、設定される室内目標温度Ｔａと、吸込み温度検知部により検知される吸込み温度Ｔｓと、を基に求められる冷房負荷Ｗが、所定の比較用負荷Ｗ０よりも小さい場合に、熱付与冷房運転が実行される。【選択図】図５

Description

本発明は、空調システムに関し、更に詳しくは、ヒートポンプ装置及びヒートポンプ装置とは別の熱付与装置を備えた空調システムに関するものである。

従来、コンプレッサ及び膨張弁に加え、温水源を備えた空気調和装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この空気調和装置は、冷房時には、温水流量制御弁を閉じた運転を行っている。

特開２００６−１３２８４６号公報

空気調和装置においては、冷房運転において、コンプレッサが停止している時に、空調対象空間の気温が所定の上限温度にまで上昇すると、コンプレッサが駆動を開始する。また、コンプレッサが駆動している時に、空調対象空間の気温が所定の下限温度にまで低下すると、コンプレッサが停止する。

このとき、冷房負荷が小さいと、コンプレッサの駆動と停止が短時間に頻繁に発生するハンチングが生じやすくなる、という問題があった。

本発明は上記従来の問題点に鑑みて発明したものであって、冷房負荷が小さい場合でも、ハンチングが生じにくい空調システムを提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に係る空調システムは、ヒートポンプ装置と、吸込み温度検知部と、熱付与装置と、制御部と、を備える。前記ヒートポンプ装置は、圧縮機と、室外側冷媒熱交換器と、膨張機構と、室内側冷媒熱交換器と、を有する。前記吸込み温度検知部は、前記ヒートポンプ装置における室内側の吸込み温度を検知する。前記熱付与装置は、前記室内側冷媒熱交換器に熱を付与する。前記制御部は、前記ヒートポンプ装置及び前記熱付与装置を制御する。

前記制御部は、通常冷房運転と、前記通常冷房運転に替えて実行される熱付与冷房運転と、を実行可能である。前記通常冷房運転は、前記ヒートポンプ装置を駆動させると共に前記熱付与装置を駆動させない。前記熱付与冷房運転は、前記ヒートポンプ装置において設定される風量と、設定される室内目標温度と、前記吸込み温度検知部により検知される吸込み温度と、に基づいて求められる冷房負荷が、所定の比較用負荷よりも小さい場合に、前記ヒートポンプ装置及び前記熱付与装置の両方を駆動させる。

また、請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、外気温度を検知する外気温度検知部を更に備える。前記所定の比較用負荷が、前記圧縮機により搬送される冷媒の最小限界搬送量と、前記外気温度検知部により検知される外気温度と、に基づいて定まる最小絞り負荷である。

また、請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明において、給湯装置を更に備える。前記給湯装置は、熱源部と、循環配管と、室内側熱媒熱交換器と、熱源制御部と、を有する。前記熱源部は、熱媒を加熱する。前記循環配管は、前記熱源部で加熱された熱媒が通流する。前記室内側熱媒熱交換器は、前記循環配管の途中に配置されて前記室内側冷媒熱交換器に熱を付与する。前記熱源制御部は、前記熱源部を制御する。前記給湯装置が前記熱付与装置を構成する。

また、請求項４に係る発明は、請求項３に係る発明において、前記制御部と前記熱源制御部との間で通信を行う通信装置を更に備える。前記熱付与冷房運転において、前記制御部は、求められた前記冷房負荷と前記比較用負荷との差である補充負荷分の熱媒を要求する信号を、前記通信装置により前記熱源制御部に送信する。

冷房負荷が小さい場合、室内側冷媒熱交換器において空調対象空間の空気を過剰に冷却し、空調対象空間の空気の温度である吸込み温度が急速に低下して早期にヒートポンプ装置が停止し、ハンチングが生じやすい。請求項１に係る発明にあっては、このような場合に、室内側冷媒熱交換器に熱付与装置からの熱を付与することにより、室内側冷媒熱交換器において空調対象空間の空気から吸熱する能力が低下し、空調対象空間の空気が上昇するため、ハンチングが生じにくくなる。

請求項２に係る発明にあっては、冷房負荷が最小絞り負荷より小さい場合に、室内側冷媒熱交換器に熱付与装置からの熱が付与され、空調対象空間の空気の過剰な冷却が抑制される。これにより、空調システムにおけるハンチングがより一層抑制される。

請求項３に係る発明にあっては、熱付与装置として給湯装置が用いられることにより、追従性が向上する。

請求項４に係る発明にあっては、室内側冷媒熱交換器に給湯装置から付与される熱が不足したり過剰となったりせず、適量とすることができる。

第一実施形態に係る空調システムの全体を概略的に示す構成図である。 同上の空調システムの制御系を示すブロック図である。 同上の空調システムにおける通常冷房運転のフロー図である。 同上の空調システムの通常冷房運転における温度のタイムチャートである。 同上の空調システムにおける冷房運転のフロー図である。 同上の空調システムにおける熱付与冷房運転のヒートポンプ装置側におけるフロー図である。 同上の空調システムにおける熱付与冷房運転の給湯装置（熱付与装置）側におけるフロー図である。

本開示は、空調システムに関し、更に詳しくは、ヒートポンプ装置と、ヒートポンプ装置とは別の熱付与装置と、を備えた空調システムに関するものである。以下、本開示に係る空調システムの第一実施形態について、図１〜図７に基づいて説明する。

図１に示すように、空調システム１は、ヒートポンプ装置２と、吸込み温度検知部１１と（図２参照）、ヒートポンプ装置２とは別の熱付与装置１２と、制御部１０と（図２参照）、を備える。

図１に示すように、ヒートポンプ装置２は、圧縮機２１と、室外側冷媒熱交換器２２と、膨張機構２３と、室内側冷媒熱交換器２４と、を有し、冷凍サイクルを構成する。

ヒートポンプ装置２は、室外機２０１と室内機２０２とを有する。室外機２０１は、ケーシング（不図示）と、ケーシング内に収容される、圧縮機２１と、室外側冷媒熱交換器２２と、膨張機構２３と、四方弁２５と、送風装置２６等の機器を有する。

膨張機構２３は、キャピラリチューブや電子膨張弁等により構成される。膨張機構２３の流路の一端は、冷媒流路２７を介して室外側冷媒熱交換器２２の流路の一端に接続される。室外側冷媒熱交換器２２は、室外機２０１内の外気流路（不図示）の途中に配置される。室外機２０１のケーシングは、外気の取込み口（不図示）と吹出し口（不図示）を有し、これら取込み口と吹出し口との間に外気流路が形成される。外気流路の途中には更に、送風装置２６としてのファンが配置される。

室外側冷媒熱交換器２２の流路の他端は、冷媒流路２７を介して四方弁２５の第１のポート２５１に接続される。四方弁２５の第２のポート２５２は、冷媒流路２７を介して圧縮機２１の流路の一端に接続される。圧縮機２１の流路の他端は、冷媒流路２７を介して四方弁２５の第３のポート２５３に接続される。膨張機構２３の流路の他端に接続される冷媒流路２７と、四方弁２５の第４のポート２５４に接続される冷媒流路２７とは、室外機２０１より導出され、室内機２０２に導入される。

室内機２０２は、ケーシング（不図示）と、ケーシング内に収容される、室内側冷媒熱交換器２４と、熱付与装置１２を構成する室内側熱媒熱交換器３３と、送風装置２８等の機器を有する。但し、室内側熱媒熱交換器３３は、空調システム１を構成する要素であるが、ヒートポンプ装置２を構成する要素ではない。

室内機２０２のケーシングは、室内の空気の取込み口（不図示）と吹出し口（不図示）を有し、これら取込み口と吹出し口との間に室内流路（不図示）が形成される。室内流路の途中には、取込み口側から吹出し口側にかけて、送風装置２８としてのファンと、室内側熱媒熱交換器３３と、室内側冷媒熱交換器２４と、がこの順に配置される。

室内側冷媒熱交換器２４の流路の一端は、冷媒流路２７を介して四方弁２５の第４のポート２５４に接続される。室内側冷媒熱交換器２４の流路の他端は、冷媒流路２７を介して膨張機構２３の流路の他端に接続される。

四方弁２５は、第１のポート２５１と第２のポート２５２とが通じると共に第３のポート２５３と第４のポート２５４とが通じる状態と、第１のポート２５１と第３のポート２５３とが通じると共に第２のポート２５２と第４のポート２５４とが通じる状態のいずれかに任意に切り替えることができる。

図２に示すように、制御部１０は、ヒートポンプ装置２を制御する。制御部１０は、例えばマイクロコンピュータを有し、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶媒体に記憶されたプログラムを実行することで、各要素の動作を制御する。制御部１０は、具体的には、圧縮機２１により搬送される冷媒の単位時間当たりの搬送量（ｌ／ｓ）、室外機２０１及び室内機２０２に配置された送風装置２６，２８による単位時間当たりの風量（ｍ^３／ｓ）、四方弁２５の切り替えを制御することができる。

このヒートポンプ装置２により、冷房運転と暖房運転とが選択的に運転可能である。図１に示すように、冷房運転時には、四方弁２５を、第１のポート２５１と第２のポート２５２とが通じると共に第３のポート２５３と第４のポート２５４とが通じる状態とする。これにより、圧縮機２１、室外側冷媒熱交換器２２（凝縮器）、膨張機構２３、室内側冷媒熱交換器２４（蒸発器）、再び圧縮機２１へと到る冷媒流路２７が形成され、冷房運転が行われる。

また、暖房運転時には、四方弁２５を、第１のポート２５１と第３のポート２５３とが通じると共に第２のポート２５２と第４のポート２５４とが通じる状態とする。これにより、圧縮機２１、室内側冷媒熱交換器２４（凝縮器）、膨張機構２３、室外側冷媒熱交換器２２（蒸発器）、再び圧縮機２１へと到る冷媒流路２７が形成され、暖房運転が行われる。ヒートポンプ装置２では、制御部１０に制御されて冷房運転及び暖房運転が行われる。

このようなヒートポンプ装置２は、従来広く知られており、様々なものが適宜利用可能であって特に限定されない。例えば、ヒートポンプ装置２が適宜アキュミュレータ等の機器を有してもよい。

第一実施形態においては、空調システム１は、給湯装置３を更に備える。給湯装置３は、熱源部３１と、熱媒と、循環配管３２と、室内側熱媒熱交換器３３と、熱源制御部３０（図２参照）と、を有する。

熱源部３１は、熱媒を加熱する。第一実施形態においては、燃料電池により、熱源部３１が構成される。燃料電池は、貯湯式のいわゆるコージェネレーションシステムを構成するものであってもよいし、単体で用いられるものでもよい。燃料電池において発生する熱が、熱交換器（不図示）を介して熱媒に付与される。なお、燃料電池がコージェネレーションシステムを構成するものである場合、エネルギー効率が高い。このため、コージェネレーションシステムを構成する燃料電池により、熱源部３１が構成されることが好ましい。

循環配管３２は、熱媒が通流する熱媒流路を構成する。循環配管３２の途中に、熱源部３１と、室内側熱媒熱交換器３３と、が配置されている。室内側熱媒熱交換器３３は、上述したように、室内機２０２のケーシング内の室内流路に配置されている。この室内側熱媒熱交換器３３を含む給湯装置３が、室内側冷媒熱交換器２４に熱を付与する熱付与装置１２を構成する。熱付与装置１２として給湯装置３が用いられることにより、追従性が向上する。

図２に示すように、熱源制御部３０は、熱源部３１を制御する。熱源制御部３０は、例えばマイクロコンピュータを有し、ＲＯＭ等の記憶媒体に記憶されたプログラムを実行することで、各要素の動作を制御する。熱源制御部３０は、具体的には、熱源部３１により発生して循環配管３２を通流する熱媒に付与される、単位時間当たりの熱量を制御することができる。

図１に示すように、循環配管３２の途中に、ポンプ等からなる搬送装置３４と、流量調整弁又は電磁弁等からなる弁３５と、が配置されている。図２に示すように、搬送装置３４と弁３５は、熱源制御部３０により制御される。

第一実施形態においては、空調システム１は、制御部１０と熱源制御部３０との間で通信を行う通信装置（不図示）を更に備える。通信装置により、制御部１０と熱源制御部３０は、無線又は有線により相互に送受信を行うことができる。制御部１０は、通信装置を介して熱源制御部３０と通信を行い、給湯装置３（熱付与装置１２）を制御することができる。

なお、このような通信装置は、従来広く知られており、様々なものが適宜利用可能であって特に限定されない。

吸込み温度検知部１１は、ヒートポンプ装置２における室内側の吸込み温度Ｔｓ（℃）（すなわち室内温度）を検知する。吸込み温度検知部１１は、サーミスタにより構成されるが、サーミスタ以外にも各種の温度センサが適宜利用可能であって特に限定されない。吸込み温度検知部１１は、室内機２０２のケーシング内の室内流路の取込み口近傍に配置されている。吸込み温度検知部１１により検知された吸込み温度Ｔｓ情報は、制御部１０に受信される。

制御部１０は、ヒートポンプ装置２を制御して冷房運転を行う。冷房運転においては、制御部１０は、吸込み温度Ｔｓが室内目標温度Ｔａ（℃）となるように、制御する。室内目標温度Ｔａは、例えば２６℃等の一般的に快適となる温度である。第一実施形態においては、空調システム１は操作部１３を備えている。使用者は、操作部１３を操作して、室内目標温度Ｔａと、室内機２０２の吹出し口から吹き出す風量Ｑａ（ｍ^３／ｓ）とを任意に設定することができる。操作部１３より入力された室内目標温度Ｔａと風量Ｑａの情報は、制御部１０に受信される。

第一実施形態においては、冷房運転において、制御部１０は、吸込み温度Ｔｓが室内目標温度Ｔａを含む所定の温度範囲に入るように、フィードバック制御を行っている。所定の温度範囲は、室内目標温度Ｔａ以上の温度である許容上限温度Ｔｕ（℃）と、許容下限温度Ｔｌ（℃）との間の温度範囲である。

許容上限温度Ｔｕは、例えば、Ｔｕ＝室内目標温度Ｔａ＋５としたり、Ｔｕ＝冷房運転の開始時の吸込み温度Ｔｓ０としたりする等により、適宜決められる温度である。また、許容下限温度Ｔｌは、例えば室内目標温度Ｔａとしたり、室内目標温度Ｔａとは別の温度としたりする等により、適宜決められる温度である。なお、許容上限温度Ｔｕ及び許容下限温度Ｔｌは、室内目標温度Ｔａに対してどのような値となるかは特に限定されない。

制御部１０は、圧縮機２１が有するモータの単位時間当たりの回転数を調節して、冷媒の搬送量を制御する。また、制御部１０は、室内機２０２に配置された送風装置２８が有するモータの単位時間当たりの回転数を調節して、室内機２０２のケーシングの吹出し口から吹き出す風量Ｑａを制御する。また、制御部１０は、室外機２０１に配置された送風装置２６が有するモータの単位時間当たりの回転数を調節して、室外機２０１の外気流路を通流する風量を制御する。

制御部１０は、冷房運転として、通常冷房運転と、熱付与冷房運転と、を選択的に実行可能である。通常冷房運転においては、制御部１０は、ヒートポンプ装置２を駆動させると共に熱付与装置１２を駆動させない。すなわち、通常冷房運転においては、制御部１０は、ヒートポンプ装置２を駆動させるが、給湯装置３の搬送装置３４を停止させて、室内側熱媒熱交換器３３が室内側冷媒熱交換器２４に熱を付与しないようにする。熱付与冷房運転については後述する。まず、通常冷房運転について、図３及び図４に基づいて説明する。

図３に示すように、通常冷房運転が開始されると、制御部１０は、（Ｓ１）において、操作部１３より入力された室内目標温度Ｔａ及び風量Ｑａを読み込んで設定する。

（Ｓ２）において、制御部１０は、室内目標温度Ｔａに基づいて許容上限温度Ｔｕ及び許容下限温度Ｔｌを設定する。

（Ｓ３）において、制御部１０は、吸込み温度検知部１１による吸込み温度Ｔｓの検知を開始する。

（Ｓ４）において、制御部１０は、吸込み温度Ｔｓが許容上限温度Ｔｕを超えているか否かを判定する。吸込み温度Ｔｓが許容上限温度Ｔｕを超えていなければ、（Ｓ４）に戻る。吸込み温度Ｔｓが許容上限温度Ｔｕを超えていれば、（Ｓ５）に移行する。

（Ｓ５）において、制御部１０は、圧縮機２１と、室外機２０１の送風装置２６と、室内機２０２の送風装置２８とを駆動させる。図４に示すように、圧縮機２１及び送風装置２６，２８が駆動すると、冷凍サイクルが成立し、吸込み温度Ｔｓが低下していく。

図３に示すように、（Ｓ６）において、制御部１０は、吸込み温度Ｔｓが許容下限温度Ｔｌ以下であるか否かを判定する。吸込み温度Ｔｓが許容下限温度Ｔｌ以下でなければ、（Ｓ６）に戻る。吸込み温度Ｔｓが許容下限温度Ｔｌ以下であれば、（Ｓ７）に移行する。

（Ｓ７）において、制御部１０は、圧縮機２１及び送風装置２６，２８を停止させ、（Ｓ４）に戻る。

図４に示すように、通常冷房運転開始後、時間ｔ１において、吸込み温度Ｔｓが許容下限温度Ｔｌまで低下して、圧縮機２１及び送風装置２６，２８が停止すると、吸込み温度Ｔｓが上昇していく。時間ｔ１〜時間ｔ２においては、吸込み温度Ｔｓが許容上限温度Ｔｕを超えていないため、（Ｓ５）に移行して圧縮機２１及び送風装置２６，２８が駆動することはない。時間ｔ２において、吸込み温度Ｔｓが許容上限温度Ｔｕを超えると、（Ｓ５）に移行して圧縮機２１及び送風装置２６，２８が駆動する。

以降は、通常冷房運転において、（Ｓ４）〜（Ｓ７）を繰り返す。圧縮機２１及び送風装置２６，２８は、駆動と停止を繰り返し、断続的に駆動することになる。なお、冷房運転（通常冷房運転及び熱付与冷房運転を含む全ての冷房運転）の停止は、常時受け付けられており、操作部１３により冷房運転の停止が入力されると、制御部１０は、冷房運転を停止する。

ところで、ヒートポンプ装置２による通常冷房運転においては、冷房負荷Ｗ（Ｗ）に最小値が存在する。冷房負荷Ｗの最小値は、主に、圧縮機２１により搬送される冷媒の最小限界搬送量と、外気温度Ｔｏと、に基づいて定まる最小絞り負荷Ｗｍｉｎである。最小限界搬送量は、主に、圧縮機２１が有するモータの単位時間当たりの回転数の下限値により決まる。また、第一実施形態においては、室外機２０１のケーシング内の外気流路の取込み口近傍に外気温度Ｔｏを検知する外気温度検知部１４が配置されている（図２参照）。外気温度検知部１４により検知された外気温度Ｔｏ情報は、制御部１０に受信される。

一方、通常冷房運転における冷房負荷Ｗは、風量Ｑａ、室内目標温度Ｔａ、吸込み温度Ｔｓに基づいて、
Ｗ＝Ｑａ×（Ｔｓ−Ｔａ）×Ａ・・・（式１）
と求められる。（式１）におけるＡは、ヒートポンプ装置２毎に決まる定数である。

冷房負荷Ｗが最小絞り負荷Ｗｍｉｎよりも小さい場合、室内側冷媒熱交換器２４において空調対象空間の空気を過剰に冷却し、図４に示す吸込み温度Ｔｓが急速に低下するため、早期に圧縮機２１及び送風装置２６，２８が停止する。圧縮機２１及び送風装置２６，２８が停止すると吸込み温度Ｔｓが上昇し、許容上限温度Ｔｕを超えると圧縮機２１及び送風装置２６，２８が駆動するが、吸込み温度Ｔｓが急速に低下し、早期に圧縮機２１及び送風装置２６，２８が停止する。

このように、冷房負荷Ｗが最小絞り負荷Ｗｍｉｎよりも小さい場合、圧縮機２１及び送風装置２６，２８の駆動と停止が短時間に頻繁に発生するハンチングが生じやすくなる。そこで、冷房負荷Ｗが最小絞り負荷Ｗｍｉｎよりも小さい場合、制御部１０は、ハンチングの発生の抑制を図るために、熱付与冷房運転を行う。

熱付与冷房運転においては、制御部１０は、ヒートポンプ装置２及び熱付与装置１２の両方を駆動させる。すなわち、熱付与冷房運転においては、制御部１０は、ヒートポンプ装置２の圧縮機２１及び送風装置２６，２８を駆動させると共に給湯装置３を駆動させて、室内側熱媒熱交換器３３が室内側冷媒熱交換器２４に熱を付与するように制御する。室内側冷媒熱交換器２４に熱付与装置１２からの熱を付与することにより、室内側冷媒熱交換器２４において、室内より吸い込んだ空気から吸熱する能力が低下し、室内機２０２から吹き出す空気の温度が上昇する。このため、吸込み温度Ｔｓの急速な低下が抑制され、ハンチングが生じにくくなる。

総合的な冷房運転について、図５に基づいて説明する。冷房運転が開始されると、制御部１０は、（Ｓ１１）において、操作部１３より入力された室内目標温度Ｔａ及び風量Ｑａを読み込んで設定する。

（Ｓ１２）において、制御部１０は、吸込み温度検知部１１による吸込み温度Ｔｓ及び外気温度検知部１４による外気温度Ｔｏの検知を開始する。

（Ｓ１３）において、制御部１０は、Ｑａ、Ｔｓ、Ｔａ及び（式１）に基づいて冷房負荷Ｗを求める。

（Ｓ１４）において、制御部１０は、比較用負荷Ｗ０を設定する。第一実施形態においては、比較用負荷Ｗ０は、最小絞り負荷Ｗｍｉｎであり、主に冷媒の最小限界搬送量と外気温度Ｔｏ等により求められる。

（Ｓ１５）において、制御部１０は、冷房負荷Ｗが比較用負荷Ｗ０より小さいか否かを判定する。冷房負荷Ｗが比較用負荷Ｗ０より小さくなければ、（Ｓ１６）に移行して、通常冷房運転を開始する。なお、通常冷房運転の（Ｓ１）において、操作部１３より入力された室内目標温度Ｔａ及び風量Ｑａを読み込んで設定する替わりに、（Ｓ１１）において設定された室内目標温度Ｔａ及び風量Ｑａを利用してもよい。また、通常冷房運転の（Ｓ３）において、（Ｓ１２）において検知が開始された吸込み温度Ｔｓを利用してもよい。

（Ｓ１５）において、冷房負荷Ｗが比較用負荷Ｗ０より小さければ、（Ｓ１７）に移行して熱付与冷房運転を開始する。

熱付与冷房運転について、図６及び図７に基づいて説明する。

図６に示すように、熱付与冷房運転が開始されると、制御部１０は、（Ｓ２１）において、操作部１３より入力された室内目標温度Ｔａ及び風量Ｑａを読み込んで設定する。なお、（Ｓ２１）において、（Ｓ１１）において設定された室内目標温度Ｔａ及び風量Ｑａを利用してもよい。

（Ｓ２２）において、制御部１０は、室内目標温度Ｔａに基づいて許容上限温度Ｔｕ及び許容下限温度Ｔｌを設定する。

（Ｓ２３）において、制御部１０は、吸込み温度検知部１１による吸込み温度Ｔｓの検知を開始する。なお、（Ｓ２３）において、（Ｓ１２）において検知が開始された吸込み温度Ｔｓを利用してもよい。

（Ｓ２４）において、制御部１０は、吸込み温度Ｔｓが許容上限温度Ｔｕを超えているか否かを判定する。吸込み温度Ｔｓが許容上限温度Ｔｕを超えていなければ、（Ｓ２４）に戻る。吸込み温度Ｔｓが許容上限温度Ｔｕを超えていれば、（Ｓ２５）に移行する。

（Ｓ２５）において、制御部１０は、圧縮機２１と、室外機２０１の送風装置２６と、室内機２０２の送風装置２８とを駆動させる。

（Ｓ２６）において、制御部１０は、求められた冷房負荷Ｗと比較用負荷Ｗ０との差である補充負荷ΔＷ１、すなわち
ΔＷ１＝Ｗ０−Ｗ・・・（式２）
を求める。

（Ｓ２７）において、制御部１０は、補充負荷ΔＷ１分の熱を室外側冷媒熱交換器２２に付与する熱媒を要求する信号を、通信装置を介して熱源制御部３０に送信する。これにより、室内側冷媒熱交換器２４に給湯装置３から付与される熱が不足したり過剰となったりせず、適量とすることができる。

（Ｓ２７）を受けて、給湯装置３側の熱源制御部３０による制御が開始する。

図７に示すように、（Ｓ４１）において、熱源制御部３０は、補充負荷ΔＷ１分の熱を室内側冷媒熱交換器２４に付与するため、熱付与装置１２としての給湯装置３を駆動させる。

熱源制御部３０は、室内側熱媒熱交換器３３に向けて通流させる熱媒の温度及び量に対して、室内側熱媒熱交換器３３より戻る熱媒の温度を、データとして有するかあるいは計算することにより、把握している。熱源制御部３０は、室内側熱媒熱交換器３３に向けて通流させる熱媒の温度及び量と、ヒートポンプ装置２の室内側冷媒熱交換器２４に付与する熱量との関係を把握している。

（Ｓ４２）において、熱源制御部３０は、室内側熱媒熱交換器３３に向けて通流させる熱媒の温度及び量と、室内側熱媒熱交換器３３より戻る熱媒の温度等とに基づいて、補充負荷ΔＷ１分の熱を室外側冷媒熱交換器２２に付与するために必要な補充熱量ΔＪ（Ｗ）を求める。

給湯装置３においては、循環配管３２に通流する熱媒に熱を付与する場合、最小の熱量となる最小限界熱量Ｊｍｉｎ（Ｗ）が存在する。最小限界熱量Ｊｍｉｎは、熱源部３１における発生熱量を一定とした場合、主に、搬送装置３４としてのポンプが有するモータの単位時間当たりの回転数の下限値により決まる。

（Ｓ４３）において、熱源制御部３０は、最小限界熱量Ｊｍｉｎを求める。

（Ｓ４４）において、熱源制御部３０は、補充熱量ΔＪが最小限界熱量Ｊｍｉｎ以上か否かを判定する。補充熱量ΔＪが最小限界熱量Ｊｍｉｎ以上であれば、熱源制御部３０は、（Ｓ４５）に移行して、熱源部３１で加熱して補充熱量ΔＪの熱を付与した熱媒を室内側熱媒熱交換器３３に向けて通流させる。

（Ｓ４４）において、補充熱量ΔＪが最小限界熱量Ｊｍｉｎ以上でなければ、（Ｓ４６）に移行する。

（Ｓ４６）において、熱源制御部３０は、最小限界熱量Ｊｍｉｎと補充熱量ΔＪとの差である再補充負荷ΔＷ２、すなわち
ΔＷ２＝Ｊｍｉｎ−ΔＪ・・・（式３）
を求める。

（Ｓ４７）において、熱源制御部３０は、再補充負荷ΔＷ２分の冷房負荷Ｗの増加を要求する信号を、通信装置を介して制御部１０に送信する。すなわち、（Ｓ４４）において補充熱量ΔＪが最小限界熱量Ｊｍｉｎ未満である場合でも、給湯装置３からは最小限界熱量Ｊｍｉｎ以上の熱を付与した熱媒が通流されるため、室外側冷媒熱交換器２２に過剰に熱が付与される。このため、余分な熱の分を、ヒートポンプ装置２において冷房負荷Ｗを増加させることにより、相殺しようとするものである。

（Ｓ４８）において、熱源制御部３０は、最小限界熱量Ｊｍｉｎの熱を付与した熱媒を室内側熱媒熱交換器３３に向けて通流させる。

図６に示すように、制御部１０は、（Ｓ２８）において、（Ｓ４７）における熱源制御部３０からの再補充負荷ΔＷ２分の冷房負荷Ｗの増加を要求する信号を受信したか否かを判定する。再補充負荷ΔＷ２分の冷房負荷Ｗの増加を要求する信号を受信した場合、制御部１０は、（Ｓ２９）に移行して、再補充負荷ΔＷ２分の冷房負荷Ｗの増加を行い、（Ｓ３０）に移行する。（Ｓ２８）において、再補充負荷ΔＷ２分の冷房負荷Ｗの増加を要求する信号を受信していない場合、（Ｓ３０）に移行する。

（Ｓ３０）において、制御部１０は、吸込み温度Ｔｓが許容下限温度Ｔｌ以下であるか否かを判定する。吸込み温度Ｔｓが許容下限温度Ｔｌ以下でなければ、（Ｓ３０）に戻る。吸込み温度Ｔｓが許容下限温度Ｔｌ以下であれば、（Ｓ３１）に移行する。

（Ｓ３１）において、制御部１０は、圧縮機２１及び送風装置２６，２８を停止させ、給湯装置３の停止を要求する信号を、通信装置を介して熱源制御部３０に送信し、（Ｓ２４）に戻る。

図７に示すように、（Ｓ４９）において、熱源制御部３０は、（Ｓ３１）において制御部１０より送信された給湯装置３の停止を要求する信号を受けると、（Ｓ５０）において給湯装置３を停止させ、終了する。

上述した空調システム１にあっては、冷房負荷Ｗが所定の比較用負荷Ｗ０よりも小さい場合、室内側冷媒熱交換器２４に熱付与装置１２（給湯装置３）からの熱を付与することにより、室内側冷媒熱交換器２４において空調対象空間の空気から吸熱する能力が低下する。このため、空調対象空間の空気が急速に低下して許容下限温度Ｔｌにまで低下してヒートポンプ装置２が停止することが抑制され、ハンチングが生じにくくなる。

また、比較用負荷Ｗ０として最小絞り負荷Ｗｍｉｎを用いるため、冷房負荷Ｗが最小絞り負荷Ｗｍｉｎより小さい場合には室内側冷媒熱交換器２４に熱付与装置１２からの熱が付与され、空調対象空間の空気の過剰な冷却が抑制される。これにより、空調システム１におけるハンチングがより一層抑制される。

次に、第一実施形態の変形例について説明する。

ヒートポンプ装置２は、第一実施形態においては四方弁２５を有し、冷房運転と暖房運転の両方が可能であったが、四方弁２５を有さず冷房専用機を構成してもよい。

空調システム１は、第一実施形態においては給湯装置３を備えていたが、給湯装置３を備えなくてもよい。この場合、室内流路に、室内側熱媒熱交換器３３の替わりに、熱付与装置１２として電気ヒータ等が配置されてもよく、熱付与装置１２は限定されない。

熱源部３１は、第一実施形態においては燃料電池により構成されていたが、燃料電池ではなく、ガス燃焼器、電気ヒータ、ヒートポンプ式給湯器等でもよく、特に限定されない。

空調システム１は、第一実施形態においては制御部１０とは別に熱源制御部３０を有していたが、制御部１０とは別の熱源制御部３０を有さず、制御部１０が熱源制御部３０の機能を併せ持つものであってもよい。

空調システム１は、第一実施形態においては通信装置を備えていたが、通信装置を備えなくてもよい。

室内目標温度Ｔａ及び風量Ｑａは、第一実施形態においては使用者が任意に設定可能であったが、使用者が任意に設定可能でなくてもよい。

制御部１０は、第一実施形態においては、冷房運転においてフィードバック制御により吸込み温度Ｔｓが室内目標温度Ｔａとなるように制御していたが、必ずしもフィードバック制御によらなくてもよい。

外気温度検知部１４が、室外機２０１ではなく給湯装置３の室外に位置する部分に設けられてもよい。

比較用負荷Ｗ０は、最小絞り負荷Ｗｍｉｎでなくてもよい。

第一実施形態においては、図７に示すように、熱付与冷房運転において、再補充負荷ΔＷ２分の冷房負荷Ｗの増加を要求するプロセスがあったが、このプロセスはなくてもよい。この場合、（Ｓ４３）、（Ｓ４４）及び（Ｓ４６）〜（Ｓ４８）のプロセスをなくし、（Ｓ４２）の後直ちに（Ｓ４５）に移行する。

１ 空調システム
１０ 制御部
１１ 吸込み温度検知部
１２ 熱付与装置
１４ 外気温度検知部
２ ヒートポンプ装置
２１ 圧縮機
２２ 室外側冷媒熱交換器
２３ 膨張機構
２４ 室内側冷媒熱交換器
３ 給湯装置
３０ 熱源制御部
３１ 熱源部
３２ 循環配管
３３ 室内側熱媒熱交換器

Claims (4)

1. 圧縮機と、室外側冷媒熱交換器と、膨張機構と、室内側冷媒熱交換器と、を有するヒートポンプ装置と、
   前記ヒートポンプ装置における室内側の吸込み温度を検知する吸込み温度検知部と、
   前記室内側冷媒熱交換器に熱を付与する熱付与装置と、
   前記ヒートポンプ装置及び前記熱付与装置を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記ヒートポンプ装置を駆動させると共に前記熱付与装置を駆動させない通常冷房運転と、
   前記ヒートポンプ装置において設定される風量と、設定される室内目標温度と、前記吸込み温度検知部により検知される吸込み温度と、に基づいて求められる冷房負荷が、所定の比較用負荷よりも小さい場合に、前記通常冷房運転に替えて、前記ヒートポンプ装置及び前記熱付与装置の両方を駆動させる熱付与冷房運転と、
   を実行可能である
   空調システム。
2. 外気温度を検知する外気温度検知部を更に備え、
   前記所定の比較用負荷が、前記圧縮機により搬送される冷媒の最小限界搬送量と、前記外気温度検知部により検知される外気温度と、に基づいて定まる最小絞り負荷である
   請求項１記載の空調システム。
3. 給湯装置を更に備え、
   前記給湯装置は、熱媒を加熱する熱源部と、前記熱源部で加熱された熱媒が通流する循環配管と、前記循環配管の途中に配置されて前記室内側冷媒熱交換器に熱を付与する室内側熱媒熱交換器と、前記熱源部を制御する熱源制御部と、を有し、
   前記給湯装置が前記熱付与装置を構成する
   請求項１又は２に記載の空調システム。
4. 前記制御部と前記熱源制御部との間で通信を行う通信装置を更に備え、
   前記熱付与冷房運転において、前記制御部は、求められた前記冷房負荷と前記比較用負荷との差である補充負荷分の熱媒を要求する信号を、前記通信装置により前記熱源制御部に送信する
   請求項３に記載の空調システム。

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